CN108270678A - 一种低电压电力线路网络拓扑判断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低压电力线路拓扑识别方法及系统，基于设置于电力线路中变压器低压输出端的主机和设置于电力线路中用户接入端的手持终端实现判断；包括以下步骤：手持终端向电力线路中注入脉冲电流且接收显示主机探测识别后发送的相序信息，主机检测电力线路中的脉冲电流并识别脉冲电流所在线路的相序后发送相序信息。本发明在不断电的条件下，或者相邻台变共高压、共地、平行走线，或者共电缆沟、距离较远等情况下，优先采用电力线载波通信技术判定低压电力线路网络拓结构，若识别不出则通过移动通信网络传递信息进行100％识别判定台区户表数据对应关系。

Description

一种低电压电力线路网络拓扑判断方法及系统

技术领域

本发明涉及一种低压电力线路运行测试技术，特别是一种低电压电力线路网络拓扑判断方法及系统。

背景技术

低压电力线路网络拓扑是指变压器低压侧三相四线制接线方式供电与各类用户(如：住宅用户、事业单位用户、机关用户、企业用户等)之间供电用电联接结构形式。低压电力线路网络拓扑判断是指通过技术手段判明某个具体用户属于变压器低压侧那一相供电。

低压电力线路台区供电用电信息核对存在问题：

(1)随着城市建设和新农村建设的不断发展，老旧小区、沿街门面、新建楼盘、新建小区、乡村住户等日益增多，配电网台区用户信息混乱、不准确甚至缺失；

(2)随着用电量的增加，供电公司在一些地区新增了许多变压器，施工电工在接线改动或均衡分配负荷线路改造时，连线信息可能混乱，造成采集器或电表与变压器从属关系记录不准确，用户信息与实际不符；

(3)某些城中村的用户线路走线一直比较混乱，有的用户甚至具有两条入户线，分属不同的台区，有的没有按照供电部门的施工要求规范走线；

(4)一些低压用户还可能私自乱接、乱搭供电线路，使得抄表员无法判定所抄电能表属于哪台变压器。

以上种种原因，直接导致电能信息无法准确采集、台区损失核算不准确，给用电管理部门用电管理、降耗减损造成极大困难，甚至给电力维修人员也可能造成极大的人身安全隐患，同时严重制约了国家智能电网建设进程。

目前，配电管理部门多采用人力现场观察确认或采用现有台区用户识别仪核对数据：

(1)由于现场线路架设复杂，甚至有些线路在地下或为“暗线”，人力难以现场直观观察、判断，确认工作量巨大，不仅耗时耗力，核查的准确性和高效性均较差；

(2)现有台区用户识别仪一般分为安装在变压器低压出线端的主机和待识别用户侧的从机，从机通过电流脉冲发生装置向电网注入电流脉冲，若主机和从机在同一台区，则主机监测接收到电流脉冲后将向检测出存在电流脉冲的母线注入载波响应信号，从机对接收到的主机载波响应信号进行处理，从而识别出待识别用户台区信息及相别。中国专利文献CN102680842A公开的一种台区自动识别测试仪及其识别方法，专利文献200810114907.5公开了一种台区识别仪，专利文献CN101603995公开的一种电缆检测装置及其实现检测的方法。这些识别用户的方法，存在两个明显缺点：一是电力线相间有很大信号损失(10dB-30dB)，通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号，载波信号的串线很容易造成误判；二是电力线对载波信号造成高削减，当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载波信号可传输到几公里，但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。

在上述专利文献或现有产品中，大都基于脉冲电流和电力线载波通信相结合的方法识别台区户表数据，但在当台区、户表或者因距离远、或者不在一个台区等情况下，难以100％识别判定台区户表数据对应关系。因此需要研究在不断电的情况下简单、高效实用的台区用户识别方法和仪器产品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种低电压电力线路网络拓扑判断方法及系统，在不断电的条件下，或者相邻台变共高压、共地、平行走线，或者共电缆沟、距离较远等情况下，100％识别判定台区户表数据对应关系。

一种低电压电力线路网络拓扑判断方法，基于设置于电力线路中变压器低压输出端的主机和设置于电力线路中用户接入端的手持终端实现判断，其特征在于，包括以下步骤：

手持终端向电力线路中注入脉冲电流且接收显示主机探测识别后发送的相序信息，主机检测电力线路中的脉冲电流并识别脉冲电流所在线路的相序后发送相序信息；其中

相序信息先通过主机向检测到脉冲电流的线路注入载波信号且手持终端获取载波信号进行传递，

若手持终端在设定的时间内未收到载波信号则发送请求信息至主机请求发送相序信息且主机只能通过发送移动通讯信息传递相序信息。

一种实现上述方法的低压电力线路拓扑识别系统，包括设置于电力线路中变压器低压输出端的主机和设置于电力线路中用户接入端的手持终端。其中

主机包括：用于检测电力线路中不同相序电路里脉冲电流的若干电力线路相序电流检测模块，用于识别脉冲电流所位于电路的相序和用于主机系统控制的主机CPU主控模块，用于产生载波信号且注入至检测到脉冲电流的线路中的主机电力载波通信收发模块，及用于接收和发射通讯信息的主机移动通信收发模块；

手持终端包括：用于产生脉冲电流且注入至电力线路中的脉冲电流产生模块，用于获取载波信号的终端电力线载波通信模块，用于接收和发射通讯信息的终端移动通信收发模块，用于手持终端系统控制的终端CPU主控模块，及用于显示信息的显示模块。

主机CPU主控模块在主机移动通信收发模块接收到终端移动通信模块发射的未收到相应信息时控制主机移动通信收发模块发送相应信息。

主机CPU主控模块在相序电流检测模块未检测到脉冲电流时控制主机移动通信收发模块发送不在台区信息至手持终端。

本发明针对配电网络相邻台变共高压、共地、平行走线，共电缆沟、距离较远等台区户表信息核对难题，本发明通过电力线脉冲电流注入和检测技术、电力线载波通信技术以及移动通信技术相结合，优先采用电力线载波通信技术判定低压电力线路网络拓结构，在未能识别载波信号后通过移动通信发送信息。该方法可在不断电的条件下，能100％识别判定台区户表数据对应关系

下面结合说明书附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是本发明一种台区户表对应关系检测方法示意图。

图2是本发明一种台区户表对应关系检测方法主机工作原理框图。

图3是本发明一种台区户表对应关系检测方法手持终端设备工作原理框图。

具体实施方式

本发明通过电力线脉冲电流注入和检测技术、电力线载波技术以及移动通信技术相结合，实现一种低压电力线路网络拓扑判断方法。

结合图1所示，低压电力线路拓扑结构图及该低压电力线路网络拓扑判断方法所用主机设备和终端手持设备与电力网络连接示意图。图中，1为检测主机，2为检测手持终端设备，3为电力网络变压器，4为电力线路，5为低压电力线路用户。

结合图2所示，主机包括：主机CPU主控模块6、电力线路A相电流检测模块7、电力线路B相电流检测模块8、电力线路C相电流检测模块9、电力线路N相电流检测模块10、主机移动通信收发模块11、主机电力载波通信收发模块12、主机显示/按键模块13、主机电源模块14及模块之间信息传递的总线。电力线路相序电流检测模块用于检测电力线路中不同相序电路里脉冲电流，主机CPU主控模块用于识别脉冲电流所位于电路的相序和用于主机系统控制，主机电力载波通信收发模块用于产生载波信号且注入至检测到脉冲电流的线路中，主机移动通信收发模块用于接收和发射通讯信息。

结合图3所示的测试手持终端设备包括：终端CPU主控模块15、脉冲电流产生模块16、终端电力线载波通信收发模块17、终端移动通信收发模块18、终端显示/按键模块19、终端电源模块20和模块之间信息传递的总线。脉冲电流产生模块用于产生脉冲电流且注入至电力线路中，终端电力线载波通信模块用于获取载波信号，终端移动通信收发模块用于接收和发射通讯信息，终端CPU主控模块用于手持终端系统控制的，显示模块用于显示信息。

主机CPU主控模块在主机移动通信收发模块接收到终端移动通信模块发射的未收到相应信息时控制主机移动通信收发模块发送相应信息。

主机CPU主控模块在相序电流检测模块未检测到脉冲电流时控制主机移动通信收发模块发送不在台区信息至手持终端。

所述CPU主控模块6和15、可采用三星SC2410处理器或者MB9BF218S主控芯片，所述处理器芯片内部资源丰富，主控模块接口众多，包括：I/O接口、A/D接口、通信接口等。

所述脉冲产生模块16由晶闸管、继电器、功率电阻和热敏电阻等组成，相关器件连接220V交流电源线，在主控模块指令下产生脉冲电流。步骤：(1)接通继电器；(2)在正弦电压从正半轴转向负半轴的前N毫秒导通晶闸管，产生N毫秒宽度的脉冲电流信号；(3)正弦电压从进入负半轴时结束脉冲电流。

所述脉冲电流产生模块16所产生的脉冲电流幅值可以人工在测试前预先调节，也可以由手持终端设备主控模块根据测试的需要自动调节。

所述电流检测模块7～10可采用微型集成电路芯片，也可采用分立器件(A/D、比较、整型等)，采集电流的频率满足捕捉手持终端机产生的脉冲电流即可。

所述移动通信收发模块11和18可采用采用基于OFDM的单芯片技术，也可以采模组，但不限于这些。

所述电力线载波通信收发模块12和17可采用采用基于GSM、WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA等协议的技术，也可以采模组，但不限于这些。

所述显示/按键模块13和19可采用适当尺寸的触敏显示器，也可以显示器与按键分置，也可以采用嵌入式平板，但不限于这些方式。

所述电源模块14和20采用开关电源方式，开关电源具有输入范围款、输出功率大、体积小、稳定等优点。

所述主控和手持终端设备可分别通过耦合电路与低压电力线路连接以实现载波通信信号的耦合和分离。所述耦合电路包括1：1的耦合线圈BT1，该耦合线圈的一个线圈N1一端连接变压器低压输出端的零线UN，另一端分别通过三个电容分别连接变压器低压输出端的三相火线UA、UB、UC，另一个线圈N2并接TVS管和电容，且其中一端接地，另一端连接载波传输电路。

所述主控和手持终端设备可分别通过开口电流钳与低压电力线路连接以实现脉冲电流信号的注入和检测。

基于上述装置实现低压电力线路网络拓扑判断方法，包括以下步骤：

步骤1，测试主机连接、启动和设置。将主机与变压器低压侧连接，打开主机运行，正常后，用主机设备上的显示/按键设备对主机进行有关设置，设置包括：电网信息、变压器信息、通信信息、测试电流信息、测试人员信息等，但不限于这些信息。

步骤2，测试用手持终端启动、设置、连接及测试。打开手持终端设备运行，正常后，用终端设备上的显示/按键设备对终端设备进行有关设置，设置包括：电网信息、变压器信息、通信信息、测试电流信息、测试人员信息等，但不限于这些信息。

步骤3，主机和手持终端设备联合交替测试过程。将手持终端设备与被识别用户线路连接之后，操作显示/按键设备发出测试命令，在约定时间内收到主机返回的信息，返回信息包括：变压器信息，相位信息，或者不在本台区信息等，但不限于这些信息。

本发明中优先采用电力线载波通信技术判定低压电力线路网络拓结构，在未能识别载波信号后通过移动通信发送信息进行识别。

所述步骤3还包括下列步骤：

步骤311，手持终端设备向电力线路注入脉冲电流，脉冲电流于正弦电压从正半轴转向负半轴的前N毫秒产生N毫秒宽度的脉冲电流信号且正弦电压从进入负半轴时结束脉冲电流；

步骤312，主机探测电力线路脉冲电流，识别相序；

步骤313，主机向探测到脉冲电流的电力线路发射载波通信信号；

步骤314，手持终端设备接收载波通信信号；

步骤315，手持终端设备显示变压器信息、相位信息等；

步骤316，断开手持终端设备与被识别用户线路连接，本用户测试结束。

进一步，所述步骤3还可能包括下列步骤：

步骤321，手持终端设备向电力线路注入脉冲电流后，在设定时间内没有收到载波信号；

步骤322，手持终端设备立即向主机发送移动通信信息；

步骤323，主机收到手持终端设备发来的移动通信信息后，立即通过移动网络发送有关信息给手持终端设备，信息内容包括；电网信息、变压器信息、相位信息等，但不限于这些信息；

步骤324，手持终端设备收到主机发送来的移动通信信息后显示相关内容，包括电网信息、变压器信息，相序信息、不在台区等信息，但不限于这些信息；

步骤325，断开手持终端设备与被识别用户线路连接，本用户测试结束。

所述步骤3还可能包括下列步骤：

步骤331，手持终端设备向电力线路注入脉冲电流；

步骤332，主机未探测到电力线路中存在脉冲电流；

步骤333，主机向手持终端发射通讯信息告知该用户不在台区；

步骤334，断开手持终端设备与被识别用户线路连接，本用户测试结束。

出于说明的目的，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种低电压电力线路网络拓扑判断方法，基于设置于电力线路中变压器低压输出端的主机和设置于电力线路中用户接入端的手持终端实现判断，其特征在于，包括以下步骤：

手持终端向电力线路中注入脉冲电流且接收显示主机探测识别后发送的相序信息，主机检测电力线路中的脉冲电流并识别脉冲电流所在线路的相序后发送相序信息；其中

相序信息先通过主机向检测到脉冲电流的线路注入载波信号且手持终端获取载波信号进行传递，

若手持终端在设定的时间内未收到载波信号则发送请求信息至主机请求发送相序信息且主机只能通过发送移动通讯信息传递相序信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲电流的产生方法为：

于正弦电压从正半轴转向负半轴的前N毫秒产生N毫秒宽度的脉冲电流信号且正弦电压从进入负半轴时结束脉冲电流。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若主机在设定的时间内未探测到脉冲电流则发送不在台区信息至手持终端。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，主机发送至手持终端的信息不限于相序信息和不在台区信息，至少还包括变压器信息。

5.一种实现上述任意一项权利要求所述方法的低电压电力线路网络拓扑判断系统，其特征在于，包括设置于电力线路中变压器低压输出端的主机和设置于电力线路中用户接入端的手持终端；其中

主机包括：

用于检测电力线路中不同相序电路里脉冲电流的若干电力线路相序电流检测模块，

用于识别脉冲电流所位于电路的相序和用于主机系统控制的主机CPU主控模块，

用于产生载波信号且注入至检测到脉冲电流的线路中的主机电力载波通信收发模块，及

用于接收和发射通讯信息的主机移动通信收发模块；

手持终端包括：

用于产生脉冲电流且注入至电力线路中的脉冲电流产生模块，

用于获取载波信号的终端电力线载波通信模块，

用于接收和发射通讯信息的终端移动通信收发模块，

用于手持终端系统控制的终端CPU主控模块，及

用于显示信息的显示模块。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，主机CPU主控模块在主机移动通信收发模块接收到终端移动通信模块发射的未收到相应信息时控制主机移动通信收发模块发送相应信息。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，主机CPU主控模块在相序电流检测模块未检测到脉冲电流时控制主机移动通信收发模块发送不在台区信息至手持终端。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述主机和手持终端通过耦合电路与低压电力线路连接实现载波通信信号的耦合和分离。

9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述主机和手持终端通过开口电流钳与低压电力线路连接实现脉冲电流信号的注入和检测。

10.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述电力线路相序电流检测模块基于三相四线制接线方式设有四个，分别为电力线路A相电流检测模块、电力线路B相电流检测模块、电力线路C相电流检测模块、电力线路N相电流检测模块。